2022年化学流程图专题解析 .docx
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1、_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载化学流程图专题分析江苏省前黄高级中学随着新课改的进行,在高考化学试题中化工题逐步成为一类热门的主流题型 它将高中化学与某些化工生产很好地融合在一起,题目情形新奇,综合性强,思维量大,具有挑战性;一些专家猜测,在新课改背景下,无机化工题可能会逐步取代以往高考化学试题中的无机框图型推断题,20XX 年广东、山东、上海高考化学试题中均考查了化工题,江苏省十三大市化学试题中几乎都设置了化工题;化工题是以某个详细的工业生产为背景,以化学基本理论为主线,结合化学实践. 环境爱护 .化学运算等考查同学们应用所学知识探究解决生产实际问
2、题的才能,对综合才能要求很高 化工题的特点表现为 :题目多以流程图的形式显现 ;题目所涉及的情形新奇 ;在题目中仍经常显现一些化工术语 酸浸 .水洗 .水热处理表面处理等 ;题目实际考查的是应用化学反应原理、化学平稳原理、 离子平稳理论 .晶体结构学问 .物质制备和分别 提纯 学问、 绿色化学观点、安全生产思想及从经济的视角分析、评判、探究实际生产中各种问题的才能为了能够淡定应答这类试题,考得抱负的分数,下面我通过一个例题来分析解答化工题的一般思路和主要策略,期望大家多提珍贵看法;【例 1】重铬酸钠 Na2Cr2O72H2O俗称红矾钠,在工业方面有广泛用途;我国目前主要是以铬铁矿(主要成份为
3、FeO Cr2O3,仍含有 Al 2O3、MgO 、SiO2 等杂质)为主要原料进行生产,其主要工艺流程如下:中涉及的主要反应有:主反应: 4FeO Cr2O38Na2CO 37O2 8Na2CrO 42Fe2O3 8CO2副反应: SiO 2Na2CO 3 Na2SiO3CO2、Al 2O3Na2CO 3 2NaAlO 2CO2部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的 pH:沉淀物 AlOH 3 FeOH 3 MgOH 2 CrOH 3完全沉淀时溶液 pH 4;7 3;7 11;2 5;6 试回答以下问题:_精品资料_ “ ”中反应是在回转窑中进行,反应时需不断搅拌,其作用是 ;两个副反应均
4、为吸热反应,但第 1 页,共 12 页在高温下均能自发进行,其缘由是 ; “” 中调剂 pH 至 4.7,目的是 ; “” 中加硫酸酸化的目的是使CrO 4 2转化为 Cr2O72,请写出该平稳转化的离子方程式: ; “” 中采纳冷却结晶的方法析出红矾钠,依据是 ;- - - - - - -_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载【解析】以红矾钠的工业制备为背景考察化学原理部分的学问,过程中考察了条件的掌握、化学反应方向的判定、溶度积常数的表达式和掌握pH 的应用;搅拌的目的是增大反应物的接触机会,从而加快反应速率;由于这两个副反应是在高温下才自发进行,所以
5、必定是一个S0 的反应;溶液中存在 的主要阴离子有 CrO4 2、AlO 2、SiO3 2,pH 调至 4.7,是为了除去其中的 AlO 2、SiO 3 2;硫酸钠的 溶解度随温度的上升,先增大后减小,这一点较特别,设问较困难;如给出其溶解度曲线,就可以帮忙懂得最终两步工艺;【答 案】使反应物接触更充分,加快反应速率 S0 除去溶液中的AlO 2、SiO3 2 2CrO 422H+Cr2O7 2H2O 红矾钠的溶解度随温度的降低而减小【小结】同学审题不清(采纳冷却结晶的方法析出红矾钠,要回答的是依据而不是缘由、试题要求写 出 CrO 4 2转化为 Cr2O7 2的平稳转化离子方程式,但很多同学
6、不用可逆符号而用等号),概念混淆(不断搅拌、增大反应物的接触面积能提高反应速率,能不能使平稳移动、不能增大反应物的转化率),摸索问题 的指向不正确(争论反应能否自发进行应从什么角度摸索?部分同学仍不知道),分析问题才能差,化学 原理不清,不能正确分析流程图中所包含的化学反应;【例 2】明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料,明矾石的组成和明矾相像,此外仍含有氧化铝和 少量氧化铁杂质;详细试验步骤如下图所示:依据上述图示,完成以下填空:1)明矾石焙烧后用稀氨水浸出;配制500mL 稀氨水(每升含有39;20g 氨)需要取浓氨水(每升含有251.28g 氨) _mL ,用规格为 _mL 量筒量取;2
7、)氨水浸出后得到固体混合体系,过滤,滤液中除K、SO42外,仍有大量的NH 4;检验 NH 4的方法是_ ;3)写出沉淀物中全部物质的化学式_ ;4)滤液 I 的成分是水和 _;5)为测定混合肥料 K 2SO4、NH42SO4中钾的含量,请完善以下步骤:称取钾氮肥试样并溶于水,加入足量 _溶液,产生白色沉淀; _ 、_、_依次填写试验操作名称 ;冷却、称重;6)如试样为 mg,沉淀的物质的量为 n mol,就试样中 K 2SO4的物质的量为:_mol (用含有 m、n的代数式表示) ;【解析】(1)依据稀释前后溶质质量不变得:0.5L 39.2g/L v251.28g/L , v0.078L
8、78mL;为了削减误差,最好选用与氨水的实际体积稍大一点的量筒即可;_精品资料_ (2) NH 4的检验方法是先将NH 4中加入强碱,使之转化为NH 3,然后检验NH 3:用润湿的红色石蕊试第 2 页,共 12 页- - - - - - -_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载纸放在向移的试管口,试纸变蓝色,说明有氨气放出,原物质中含有铵根离子;(3)Al33NH 3H 2O=AlOH 33NH 4,依据题意明矾石中含有Al 2O3、Fe2O3,所以沉淀物为AlOH 3、Al 2O3和 Fe2O3;(4)由于明矾石的组成与明矾相像,所以滤液的成分中含有 K
9、 2SO4 和反应后生成的 NH 42SO4 以及水;(5)混合肥料中含有 K 2SO4 和NH 42SO4,要产生白色沉淀,加入的溶液为 BaCl2 或 BaNO 32 溶液,以后 的操作为:先将混合液过滤,然后洗涤,最终干燥,冷却后称量;(6)依据题意有:174nK 2SO4132nNH 42SO4=mg ,m132nmol ;再由 SO2 4守恒得: nK2SO4nNH42SO4=nmol , n K 2SO4 42【答案】 178; 100; 2取滤液少许,加入NaOH ,加热,生成的气体能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝;3AlOH 3;Al2O3;Fe2O3;4K2SO4;NH42SO4;
10、 5BaCl2;过滤;洗涤;干燥;6m132n42 mol;【例 3】二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料;工业上以软锰矿为原料,利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下:某软锰矿的主要成分为 MnO 2,仍含有 Si16;27%、Fe5;86%、Al3 ;42%、Zn2 ;68%和 Cu(0;86%)等元素的化合物;部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的 pH 见下表,回答以下问题:沉淀物 AlOH 3 FeOH 3 FeOH2 MnOH 2 CuOH 2 ZnOH 2 CuS ZnS MnS FeS pH 5.2 3.2 9.7 10.4 6.7 8.;0 0.42 2.5 77(
11、1) FeSO4 在酸性条件下将 MnO 2 仍原为 MnSO 4,酸浸时发生的主要反应的化学方程式为;(2)滤渣 A 的主要成分是;(3)加入 MnS 的目的是除去 杂质;(4)碱性锌锰电池中,MnO 2 参加的电极反应方程式为;(5)从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有(写两种);【解析】考查同学对元素化合物的主要性质的把握、书写电极反应方程形式的才能以及同学能够从试题供应的新信息中,精确地提取实质内容,并与已有学问模块整合,重组为新学问模块的才能;由反应流程可知:在酸性条件下二氧化锰将 Fe 2+氧化为 Fe 3+,将 Cu 氧化成 Cu 2+,此外溶液中的仍有 Zn 2+和 Al
12、3+,当调 pH 至 5;4 时,只有 AlOH 3 和 FeOH 3 会完全沉淀,故滤渣 A 的主要成分是 FeOH 3 和 AlOH 3;加入 MnS 后由于酸性条件下 CuS 、ZnS 更难溶所以会转化为 CuS 、ZnS 沉淀而除去 Cu 2Zn 2;【答案】(1)MnO 22FeSO4 2H2SO4MnSO 4Fe2SO43 2H2O (2)FeOH 3 AlOH 3 (3) Cu 2Zn 2(4)MnO 2H 2OeMnOOH OH(或 2MnO 2H 2O2eMn 2O32OH)(5)锌、二氧化锰_精品资料_ - - - - - - -第 3 页,共 12 页_归纳总结汇总_ -
13、 - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载【例 4】将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO42H 2O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料,无论从经济效益、资源综合利用仍是从环境爱护角度看都具有重要意义;以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图;(1)本工艺中所用的原料除CaSO42H2O、KCl 外,仍需要等原料(2)写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式:(3)过滤操作所得固体中,除CaCO3外仍含有(填化学式)等物质,该固体可用作生产水泥的原料;(4)过滤操作所得滤液是NH 42SO4 溶液;检验滤液中含有CO 3 2的方法是:;(5)已知不同温度下
14、 K 2SO4 在 100g 水中达到饱和时溶解的量如下表:温度()0 20 60 K 2SO4溶解的量 g 7;4 11;1 18;2 60时 K 2SO4的饱和溶液 591g 冷却到 0,可析出 K2SO4 晶体 g (6)氯化钙结晶水合物(CaCl 26H 2O)是目前常用的无机储热材料,挑选的依据是a 熔点较低( 29熔化)b 能导电 c 能制冷 d 无毒(7)上述工艺流程中表达绿色化学理念的是:;【解析】此题是一道以工业生产为背景的试验题,考查了试验基本操作、离子检验、溶解度运算等;从生产流程图可以看出,所需原料除CaSO42H 2O、 KCl 外,仍需要氨气、石灰石和水;硫酸钙是微
15、溶的,碳酸钙是难溶的, 因此石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后生成了碳酸钙和硫酸铵,生成的碳酸钙中混有石膏;碳酸根的检验可用酸化的方法,如产愤怒泡说明虑液中含有碳酸根;硫酸钾饱和溶液在结晶过程中溶剂的量不变, 查表可知不同温度下的溶解度,先求出 591 饱和液中含有的水是 500g,在 0可溶解硫酸钾 37g,所以析出晶体 54g;作为储热材料,要求能在室温左右的温度下工作,且对人体无害,应选 ad;绿色化学要求整个生产过程中不排放污染物,原子利用率高,因此生产流程中碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用;【答案】(1)CaCO3 NH 3 H 2O (2)Ca
16、SO4CO3 2 CaCO3SO4 2(3)CaSO4(4)滤液中滴加盐酸产愤怒泡(5)54g (6)a d (7)碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等(原子利用率高,没有有害物质排放到环境中)【小结】工业生产流程的设计和试验方案设计原理相像,只是在工业生产中对经济性、环保性等很多细节方面有着更高的要求,解题时应在试验室原理的基础上结合实际因素,充分读懂工业流程的每一个步骤的意义;_精品资料_ - - - - - - -第 4 页,共 12 页_归纳总结汇总_ - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载【例 5】以浓硫酸、浓硝酸、粗铜、
17、水和空气为原料可制得硫酸铜(的过程如下图所示;回答以下问题:( 1)配平在滤液()中发生反应化学主程式:_NO x+_H 2O+_O 2 _HNO 3;CuSO45H2O);制取硫酸铜晶体( 2)写出制取硫酸铜的总反应方程式 _ ;( 3)在上述生产过程中,被循环使用的物质是_ ;( 4)请你选用以下相宜的装置来模拟上述生产过程;将它们的编号填入方框;A 水 水、空气 Cu、浓硫酸、浓硝酸【解析】(1)NO x中 N 的化合价为2x,反应前后 N 化合价变化为5-2x,O2 中 O 化合价变化为4,初步配平为 4NO x+H2O+(5-2x)O2HNO 3,再配平其他物质的化学计量数得:4NO
18、x+2H 2O+(5-2x)O2 4HNO 3;(2)发生的有关的化学方程式为: (5-2x)Cu+(12-4x)HNO 3 (5-2x)CuNO 32+2NO x +(6-2x)H2O 、4NO x+2H 2O+(5-2x)O2 4HNO 3 、CuNO 32+H 2SO4 CuSO4+2HNO 3 , +2+(5-2x),得:(5-2x)Cu+ O 2+(5-2x)H 2SO4 (5-2x)CuSO4+(5-2x)H2O,化简得 2Cu+O 2+2H 2SO4 2CuSO 4+2H 2O;(3)要供应 O2,可用排空气法,即用A 装置通过从分液漏斗中加水排出空气;排除氮的氧化物用B 装置,
19、一个导气管通氮的氧化物,一个导气管通空气,另一个导气管导出余外的空气;由试验室用浓硫酸和金属铜制硫酸铜,拓展到用稀硫酸、金属铜、通入氧气制硫酸铜,延长到化工生产硫酸铜,再回来到试验室模拟化工生产过程;Cu + 2H 2SO4(浓)CuSO4 + SO2 + 2H 2O Cu + 4HNO 3(浓) = CuNO32 + 2NO 2 + 2H2O SO2 + 2HNO 3(浓) = H2SO4 + 2NO 2 CuNO 32 + H 2SO4 = CuSO 4 + 2HNO3(应用侯氏制碱法的生产原理)4NO2 + O2 + 2H 2O = 4HNO 3 把方程式进行加合,可得总反应方程式:2C
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